本發(fā)明涉及玄武巖纖維浸潤(rùn)劑領(lǐng)域，具體涉及一種水泥基材料增強(qiáng)玄武巖纖維專用浸潤(rùn)劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
：玄武巖纖維是一種新出現(xiàn)的新型無(wú)機(jī)環(huán)保綠色高性能纖維材料，是未來(lái)我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的四大高性能纖維之一，它是由二氧化硅、氧化鋁、氧化鈣、氧化鐵和二氧化鈦等氧化物組成的玄武巖石料在高溫熔融后，通過(guò)紡絲工藝制備而成的。玄武巖連續(xù)纖維不僅穩(wěn)定性好，而且還具有電絕緣性、抗腐蝕、抗燃燒、耐高溫等多種優(yōu)異性能，而且，玄武巖纖維的生產(chǎn)工藝產(chǎn)生的廢棄物少，對(duì)環(huán)境污染小，產(chǎn)品廢棄后可直接轉(zhuǎn)入生態(tài)環(huán)境中，無(wú)任何危害，因而是一種名副其實(shí)的綠色、環(huán)保材料。玄武巖連續(xù)纖維已在纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、摩擦材料、造船材料、隔熱材料、汽車行業(yè)、高溫過(guò)濾織物以及防護(hù)領(lǐng)域等多個(gè)方面得到了廣泛的應(yīng)用。水泥基材料是一種同時(shí)具有彈－粘－塑性的復(fù)合材料，它具有脆性大、韌性差等先天性缺陷，而在水泥基材料中加入纖維材料可以大幅度提高水泥基材料的抗壓、抗折、抗彎、抗剪、抗沖擊強(qiáng)度和韌性，并相應(yīng)地使水泥基材料的抗裂、抗?jié)B等性能得到很大程度的提高；因而，可以預(yù)見(jiàn)，將無(wú)毒、無(wú)污染、來(lái)源廣泛、性能優(yōu)異、穩(wěn)定的玄武巖纖維用于水泥基材料的增強(qiáng)必將是今后提高水泥基材料性能的新趨勢(shì)。但由于現(xiàn)有玄武巖纖維自身結(jié)構(gòu)和性能穩(wěn)定，纖維表面光滑、表面活性位點(diǎn)少，造成玄武巖纖維在復(fù)合改性材料中難以與水泥基材料化學(xué)鍵合和機(jī)械鉚合形成統(tǒng)一的、穩(wěn)定的整體，即玄武巖纖維在水泥基材料中是獨(dú)立存在，對(duì)水泥基材料的增強(qiáng)作用也相對(duì)減弱，增強(qiáng)效果不甚理想。浸潤(rùn)劑作為纖維生產(chǎn)過(guò)程中用到的最重要的輔助試劑，不僅能對(duì)纖維進(jìn)行物理包覆，增加纖維韌性和潤(rùn)滑性，還能對(duì)纖維表面進(jìn)行化學(xué)處理，增加纖維功能性，因此，采用浸潤(rùn)劑對(duì)纖維材料進(jìn)行改性處理，即將纖維的生產(chǎn)和改性合二為一，節(jié)簡(jiǎn)化了生產(chǎn)步驟，節(jié)約了生產(chǎn)成本，縮短了生產(chǎn)周期，還能賦予纖維新的性能以滿足纖維在不同領(lǐng)域、不同環(huán)境中的應(yīng)用，因此，利用專用浸潤(rùn)劑在玄武巖纖維生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)玄武巖纖維表面進(jìn)行改性以提高玄武巖纖維與水泥基材料的相容性是可行的，有利于促進(jìn)玄武巖纖維在水泥基材料增強(qiáng)領(lǐng)域中的推廣應(yīng)用。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有玄武巖纖維浸潤(rùn)劑不能提高玄武巖纖維與水泥基材料相容性的缺陷，提供一種水泥基材料增強(qiáng)玄武巖纖維專用浸潤(rùn)劑及其制備方法；本發(fā)明浸潤(rùn)劑中含有改性劑，通過(guò)改性劑在浸潤(rùn)的同時(shí)對(duì)纖維表面進(jìn)行改性，使纖維表面粗糙度增加并接枝大量活性基團(tuán)，從而提高玄武巖纖維與水泥基材料之間的化學(xué)鍵合和機(jī)械鉚合能力，提高了玄武巖纖維與水泥基材料的相容性，促進(jìn)了玄武巖纖維在水泥基材料增強(qiáng)領(lǐng)域中的推廣應(yīng)用。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種水泥基材料增強(qiáng)玄武巖纖維專用浸潤(rùn)劑，包括以下重量份組分：40-60份的成膜劑、5-15份的偶聯(lián)劑、1-5份潤(rùn)滑劑、10-20份的改性劑、30-50份的水。上述一種水泥基材料增強(qiáng)玄武巖纖維專用浸潤(rùn)劑，其中所述的改性劑包括可溶性磷酸鹽︰強(qiáng)堿︰可溶性硅酸鹽按質(zhì)量比2-4︰1-3︰3-6混合而成的混合物；所述改性劑組成能快速對(duì)玄武巖纖維表面腐蝕、活化，形成粗糙表面，并接枝多種活性基團(tuán)，使纖維表面形成大量活性位點(diǎn)和活性基團(tuán)，從而能與水泥基體進(jìn)行化學(xué)鍵合和機(jī)械鉚合；所述的機(jī)械鉚合是指基體材料通過(guò)收縮應(yīng)力包緊粗糙表面的纖維而產(chǎn)生的摩擦結(jié)合；優(yōu)選的，所述的改性劑包括可溶性磷酸鹽︰強(qiáng)堿︰可溶性硅酸鹽按質(zhì)量比3︰2︰5混合而成的混合物。上述一種水泥基材料增強(qiáng)玄武巖纖維專用浸潤(rùn)劑，其中所述的可溶性磷酸鹽為磷酸鈉、磷酸鉀、磷酸銨中的一種或多種。述一種水泥基材料增強(qiáng)玄武巖纖維專用浸潤(rùn)劑，其中所述的強(qiáng)堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣中的一種或多種。上述一種水泥基材料增強(qiáng)玄武巖纖維專用浸潤(rùn)劑，其中所述的可溶性硅酸鹽為硅酸鈉、硅酸鉀中的一種或兩種。一種水泥基材料增強(qiáng)玄武巖纖維專用浸潤(rùn)劑，在改性劑中各組分的共同作用下，具有能快速對(duì)玄武巖纖維表面腐蝕形成粗糙表面并在纖維表面接枝大量能與無(wú)機(jī)化合物化學(xué)鍵接的活性基團(tuán)的作用，從而使玄武巖纖維在經(jīng)過(guò)該浸潤(rùn)劑的處理后，不僅具有更好的韌性和潤(rùn)滑性，有利于玄武巖纖維的后期加工，還能提高玄武巖纖維與水泥基進(jìn)行化學(xué)鍵合和機(jī)械鉚合的能力，即提高了玄武巖纖維與水泥基的相容性；本發(fā)明浸潤(rùn)劑促進(jìn)了玄武巖纖維在水泥基材料增強(qiáng)領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用。上述一種水泥基材料增強(qiáng)玄武巖纖維專用浸潤(rùn)劑，其中所述的成膜劑為丙烯酸酯共聚乳液和聚乙烯醇中的一種或多種；成膜劑能很好的在玄武巖纖維表面形成膜結(jié)構(gòu)，增加玄武巖纖維韌性，所選成膜劑含有大量親水基團(tuán)，能提高玄武巖纖維與水泥基材料的相容性。上述一種水泥基材料增強(qiáng)玄武巖纖維專用浸潤(rùn)劑，其中所述的偶聯(lián)劑為硅烷系偶聯(lián)劑；硅烷偶聯(lián)劑既能與玄武巖纖維中硅原子偶聯(lián)，又能與水泥基材料偶聯(lián)，偶聯(lián)效果最好。上述一種水泥基材料增強(qiáng)玄武巖纖維專用浸潤(rùn)劑，其中所述的潤(rùn)滑劑為硬脂酸甲酯。優(yōu)選的，一種水泥基材料增強(qiáng)玄武巖纖維專用浸潤(rùn)劑，包括以下重量份組分：50份的成膜劑、10份的偶聯(lián)劑、3份潤(rùn)滑劑、15份的改性劑、40份的水。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，進(jìn)一步的，本發(fā)明提供了一種水泥基材料增強(qiáng)玄武巖纖維專用浸潤(rùn)劑的制備方法，包括以下步驟：（1）將改性劑用水溶解形成混合溶液A；將成膜劑用水溶解后加入偶聯(lián)劑和潤(rùn)滑劑形成混合溶液B；（2）將步驟1得到的混合溶液A加入到混合溶液B中混合均勻形成混合溶液C；（3）將步驟2得到的混合溶液C消泡處理得水泥基材料增強(qiáng)玄武巖纖維專用浸潤(rùn)劑。上述一種水泥基材料增強(qiáng)玄武巖纖維專用浸潤(rùn)劑的制備方法，其中步驟3所述的消泡處理為物理消泡；避免雜質(zhì)的引入或副反應(yīng)的發(fā)生。一種水泥基材料增強(qiáng)玄武巖纖維專用浸潤(rùn)劑的制備方法，將改性劑的稀釋溶解與成膜劑、偶聯(lián)劑、潤(rùn)滑劑的混合溶解分開處理，避免改性劑在稀釋溶解時(shí)放出的大量熱導(dǎo)致副反應(yīng)的產(chǎn)生，且生產(chǎn)條理清晰、簡(jiǎn)潔；本發(fā)明方法簡(jiǎn)單、可靠，適合水泥基材料增強(qiáng)玄武巖纖維專用浸潤(rùn)劑的大規(guī)模、工業(yè)化生產(chǎn)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：1、本發(fā)明水泥基材料增強(qiáng)玄武巖纖維專用浸潤(rùn)劑能快速對(duì)玄武巖纖維表面腐蝕，形成粗糙表面，提高了玄武巖纖維與水泥基材料之間的機(jī)械鉚合能力。2、本發(fā)明水泥基材料增強(qiáng)玄武巖纖維專用浸潤(rùn)劑浸潤(rùn)能快速在纖維表面接枝大量能與水泥基化學(xué)鍵接的活性基團(tuán)，提高了玄武巖纖維與水泥基材料之間的化學(xué)鍵接能力。3、本發(fā)明水泥基材料增強(qiáng)玄武巖纖維專用浸潤(rùn)劑能提高玄武巖纖維與水泥基材料之間的相容性，促進(jìn)了玄武巖纖維在水泥基材料增強(qiáng)領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用。4、本發(fā)明水泥基材料增強(qiáng)玄武巖纖維專用浸潤(rùn)劑的制備方法簡(jiǎn)單、可靠，適合水泥基材料增強(qiáng)玄武巖纖維專用浸潤(rùn)劑的大規(guī)模、工業(yè)化生產(chǎn)。具體實(shí)施方式下面結(jié)合試驗(yàn)例及具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例，凡基于本
發(fā)明內(nèi)容所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。實(shí)施例1（1）將15重量份含有磷酸銨︰氫氧化鈉︰硅酸鈉按質(zhì)量比3︰2︰5混合而成的改性劑用20重量份的水溶解形成混合溶液A；將50重量份的丙烯酸酯共聚乳液用20重量份的水溶解后加入10重量份的硅烷偶聯(lián)劑和3重量份的硬脂酸甲酯形成混合溶液B；（2）將步驟1得到的混合溶液A加入到混合溶液B中混合均勻形成混合溶液C；（3）將步驟2得到的混合溶液C消泡處理得水泥基材料增強(qiáng)玄武巖纖維專用浸潤(rùn)劑。實(shí)施例2（1）將10重量份含有磷酸鈉︰氫氧化鉀︰硅酸鉀按質(zhì)量比2︰3︰6混合而成的改性劑用10重量份的水溶解形成混合溶液A；將60重量份的聚乙烯醇用30重量份的水溶解后加入15重量份的硅烷偶聯(lián)劑和1重量份的硬脂酸甲酯形成混合溶液B；（2）將步驟1得到的混合溶液A加入到混合溶液B中混合均勻形成混合溶液C；（3）將步驟2得到的混合溶液C消泡處理得水泥基材料增強(qiáng)玄武巖纖維專用浸潤(rùn)劑。實(shí)施例3（1）將20重量份含有磷酸鉀︰氫氧化鈣︰硅酸鈉、硅酸鉀質(zhì)量比4︰1︰3混合而成的改性劑用20重量份的水溶解形成混合溶液A；將40重量份的丙烯酸酯共聚乳液用30重量份的水溶解后加入5重量份的硅烷偶聯(lián)劑和5重量份的硬脂酸甲酯形成混合溶液B；（2）將步驟1得到的混合溶液A加入到混合溶液B中混合均勻形成混合溶液C；（3）將步驟2得到的混合溶液C消泡處理得水泥基材料增強(qiáng)玄武巖纖維專用浸潤(rùn)劑。對(duì)比例1（1）將50重量份的丙烯酸酯共聚乳液用40重量份的水溶解后加入10重量份的硅烷偶聯(lián)劑和3重量份的硬脂酸甲酯形成混合溶液；（2）將步驟1得到的混合溶液消泡處理得浸潤(rùn)劑。對(duì)比例21）將15重量份含有磷酸銨︰氫氧化鈉︰硅酸鈉按質(zhì)量比3︰4︰5混合而成的改性劑用20重量份的水溶解形成混合溶液A；將50重量份的丙烯酸酯共聚乳液用20重量份的水溶解后加入10重量份的硅烷偶聯(lián)劑和3重量份的硬脂酸甲酯形成混合溶液B；（2）將步驟1得到的混合溶液A加入到混合溶液B中混合均勻形成混合溶液C；（3）將步驟2得到的混合溶液C消泡處理得浸潤(rùn)劑。對(duì)比例31）將15重量份含有磷酸銨︰氫氧化鈉︰硅酸鈉按質(zhì)量比3︰2︰8混合而成的改性劑用20重量份的水溶解形成混合溶液A；將50重量份的丙烯酸酯共聚乳液用20重量份的水溶解后加入10重量份的硅烷偶聯(lián)劑和3重量份的硬脂酸甲酯形成混合溶液B；（2）將步驟1得到的混合溶液A加入到混合溶液B中混合均勻形成混合溶液C；（3）將步驟2得到的混合溶液C消泡處理得浸潤(rùn)劑。將上述實(shí)施例1-3和對(duì)比例1-3中所制備得到的浸潤(rùn)劑分別用于浸潤(rùn)同種玄武巖纖維，將得到的玄武巖纖維進(jìn)行性能測(cè)試和硅酸鹽水泥砂漿增強(qiáng)（玄武巖纖維用量為水泥砂漿體積的0.3%）實(shí)驗(yàn)，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，記錄數(shù)據(jù)如下：編號(hào)拉伸強(qiáng)度（MPa）斷裂伸長(zhǎng)率（%）15天后水泥砂漿韌性增強(qiáng)百分?jǐn)?shù)（%）15天后水泥砂漿抗壓強(qiáng)度增強(qiáng)百分?jǐn)?shù)（%）15天后水泥砂漿抗沖擊強(qiáng)度增強(qiáng)百分?jǐn)?shù)（%）實(shí)施例136602.736.814.89.3實(shí)施例236502.535.313.910.2實(shí)施例336602.635.615.211.0對(duì)比例137402.615.58.36.2對(duì)比例231801.813.86.95.8對(duì)比例335902.417.77.85.6對(duì)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知，實(shí)施例1-3中采用本發(fā)明技術(shù)方案得到浸潤(rùn)劑對(duì)玄武巖纖維進(jìn)行浸潤(rùn)處理，得到的玄武巖纖維拉申強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率好，對(duì)硅酸鹽水泥砂漿增強(qiáng)效果顯著；而對(duì)比例1中浸潤(rùn)劑沒(méi)有添加改性劑，即為常規(guī)浸潤(rùn)劑，用該浸潤(rùn)劑處理后的玄武巖纖維為常規(guī)玄武巖纖維，纖維表面活性點(diǎn)位少和活性基團(tuán)少，與水泥基材料的化學(xué)鍵合和機(jī)械鉚合作用差，對(duì)砂漿的韌性和抗沖擊強(qiáng)度增強(qiáng)作用顯著減弱；對(duì)比例2中沒(méi)有采用本發(fā)明中所保護(hù)的改性劑組分配比用量，氫氧化鈉用量過(guò)大，浸潤(rùn)劑對(duì)玄武巖纖維表面侵蝕過(guò)渡，對(duì)玄武巖纖維結(jié)構(gòu)造成破壞，導(dǎo)致玄武巖纖維的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率顯著降低，從而對(duì)砂漿的增強(qiáng)作用也顯著下降；對(duì)比例3中沒(méi)有采用本發(fā)明中所保護(hù)的改性劑組分配比用量，硅酸鈉用量過(guò)大，浸潤(rùn)劑對(duì)玄武巖纖維表面活化作用減弱，玄武巖纖維表面活性點(diǎn)位少和活性基團(tuán)少，與水泥基材料的化學(xué)鍵合和機(jī)械鉚合作用差，對(duì)砂漿的韌性和抗沖擊強(qiáng)度增強(qiáng)作用顯著減弱。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3